分析单层轻型门式刚架厂房结构设计

段志刚

摘要：中国特色社会主义市场经济的高度发展，为工业化生产提供了稳定的市场支持，在这种情况下越来越多的生产型企业开始扩大生产规模、提升基础设施建设速度，而厂房正是扩大生产的重要设施之一。近年来，厂房结构开始朝著轻量化方向发展，而单层轻型门式刚架厂房结构也自然而然地受到了越来越多的关注。本文就根据实际工作经验，对单层轻型门式刚架厂房结构的平面布置、构件设计等进行深入研究。

关键词：单层轻型;刚架厂房;结构设计

引言

我国的施工建设行业始终处在不断发展的过程中，无论是施工速度还是施工技术水平，都较之前有了巨大的提升，而近年来一些新的技术手段和建设结构开始出现，并快速得到了人们的认可。单层轻型门式刚架厂房结构正是比较具有代表性的结构类型，它具有重量比较轻、施工速度非常快、施工成本比较低等一系列优势，在实际应用中发挥了不可替代的作用。在这种情况下，对单层轻型门式刚架厂房结构设计进行研究，明显具有一定的积极意义。

1单层轻型门式刚架厂房结构平面布置

1.1温度区段长度

单层轻型门式刚架厂房结构当中，屋面结构和外墙结构一般是由钢板构成的，为了保证厂房结构稳定性和使用价值，可适当放宽其温度区段长度，通常情况下普通结构的单层轻型门式刚架厂房竖向伸缩缝距离不应超过30cm、横向伸缩缝距离不应超过15cm。在设计伸缩缝的过程中，设计人员可根据厂房结构的具体要求，在搭接凛条的螺栓位置设计长圆孔，从而保证热胀冷缩条件下厂房结构的稳定性。

1.2结构构件布置

为确保单层轻型门式刚架厂房结构的稳定性，还需要做好结构构件的布置设计工作，在原有的中间柱和边柱位置上设置托架梁，并对屋面结构的檩条进行调整，在有必要的情况下可适当缩减采光带和天窗结构的尺寸。另外，单层轻型门式刚架厂房结构的支撑能力很重要，因此必须要在考虑屋面荷载需求的情况下，确定外墙结构的钢板厚度、板材形状等，保证厂房的耐久度。

1.3墙架布置

单层轻型门式刚架厂房结构设计难度比较大，除了要考虑伸缩缝和结构构件之外，还需要对其墙架进行有效调整，压型钢板的支撑力并不高，因此可将墙梁设计在外侧，并根据外墙结构的特征和大小调整墙梁之间的距离。除此之外，设计人员还需要考虑本次单层轻型门式刚架厂房结构设计的抗震强度要求，根据抗震强度的具体等级，确定外墙结构的材料，从轻质钢板和砌体质量进行选择。

1.4支撑布置

单层轻型门式刚架厂房结构离不开支撑结构的作用，否则其可能会出现一定的变形，因此在进行设计工作时，设计人员必须要着重做好支撑结构的设计工作。一般来说，单层轻型门式刚架厂房结构中，横梁顶面需要配备水平方向的支撑结构、刚架柱间需要配置柱间支撑，同时还需要考虑到伸缩缝位置的支撑需求，以伸缩缝或厂房建设周期为参考，将单层轻型门式刚架厂房支撑结构分割成若干个部分，通过保证部分稳定性的方式，确保整个厂房结构的支撑设计效果。

2门式刚架构件设计

2.1刚架设计

第一，要准确计算结构内力。单层轻型门式刚架厂房结构当中，刚架结构十分重要，为确保设计的准确性，设计人员可利用弹性分析法对其内力进行计算，在计算内力的过程中，为保证计算的便利性，一般可将刚架结构作为平面结构计算，忽略蒙皮效应带来的数据变化，这样一来，内力计算的效率将会有所提升。经过十几年的发展以后，越来越多的设计人员开始利用信息化技术和程序进行计算，将变截面的梁、柱构件根据实际情况进行分割，并利用楔形单元等进行设计计算。第二，要做好侧移计算。单层轻型门式刚架厂房结构的门式刚架柱顶侧移计算难度比较大，因此现在比较常用的计算方法为弹性分析法，这种方法是以标准值等为基础进行计算的，对于不同位置的荷载系数上的些许差异进行弹性化处理，这样一来柱顶侧移的计算难度将会大幅度下降。

2.2墙梁设计

墙梁结构是单层轻型门式刚架厂房结构的主要组成部分，为了达到保证厂房结构轻量化的目标，目前比较常见的墙梁材料为冷弯卷边槽钢，在考虑成本问题或客户有特殊要求的情况下，也可以采用卷边z形钢。在单层轻型门式刚架厂房结构投入使用以后，墙梁结构的受力特征比较复杂，比如墙梁结构自身的重力、墙体材料水平风荷载等，都可能给墙梁结构造成影响，因此设计人员需要考虑其受力问题，适当地调整墙梁间距等，确保厂房的稳定性。

2.3支撑构件的设计

单层轻型门式刚架厂房结构包含大量的设计要点，而支撑构件设计无疑是其中最为复杂的一个步骤，支撑构件可以分成水平支撑、交叉支撑等，交叉支撑一般可采取拉杆设计，而水平支撑则需要在反复计算后进行设计。除此之外，支撑构件作为单层轻型门式刚架厂房结构的主要承力构件，承担着绝大多数结构材料自重、水平方向风荷载的责任，因此在设计支撑构件的时候，设计人员还需要考虑到支撑构件的材料选择。硬度不足的材料无法起到应有的支撑效果、硬度过大的材料又存在韧性、成本和加工难度方面的问题，经过不断地尝试发现，在一般情况下交叉支撑构件可采用圆钢制作，并利用符合厂房结构特征的连接件进行连接，再通过螺丝进行紧固，即可保证单层轻型门式刚架厂房结构稳定性。

2.4节点设计

单层轻型门式刚架厂房结构设计中，节点往往属于容易被忽略的设计内容，一些设计人员对节点设计要点不够了解，无端增加了单层轻型门式刚架厂房结构设计的风险性。在进行节点设计的时候，设计人员需要对轻型钢节点类型进行分析，并根据厂房结构的实际情况，分析出不同位置的传力情况，在此基础上选择合适的节点连接方式，避免不正确的节点连接造成的安全隐患。目前比较常见的节点连接方式包括刚接、半刚接以及铰接三种，设计人员可根据稳定性要求、受力特点等进行选择。

结语

单层轻型门式刚架厂房结构设计有一定的复杂性，设计人员必须要根据具体的情况，做好伸缩缝距离、外墙结构及材质、屋面结构、支撑构件等方面的设计工作，才能确保单层轻型门式刚架厂房结构的使用性能。但是从实际情况来看，目前仍有一部分设计人员对单层轻型门式刚架厂房结构设计要点不够了解，这影响了厂房结构的使用价值，因此在后续的工作中，应持续对设计方案、设计案例进行研究，不断优化单层轻型门式刚架厂房结构设计效果。

参考文献

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